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Flow structure dynamics with extreme dissipation events in homogeneous turbulence – an experimental investigation using shake-the-box and flowfit

Schröder, Andreas und Schanz, Daniel und Gesemann, Sebastian und Huhn, Florian und Paz, Daniel Garaboa und Buchwald, Tom und Bodenschatz, Eberhard (2021) Flow structure dynamics with extreme dissipation events in homogeneous turbulence – an experimental investigation using shake-the-box and flowfit. In: Book of Abstracts, Seite 12. Euromech 620 - Extreme dissipation and intermittency in turbulence, 2021-05-17 - 2021-05-19, online.

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Offizielle URL: https://surfdrive.surf.nl/files/index.php/s/aAc7NwWJOasQAQ3

Kurzfassung

Since the introduction of the Richardson-Kolmogorov cascade a picture of turbulence has been created that intrinsically connects a (in general) directional down-scaling process featuring vortical flow structures with the overall energy transfer finally ending into viscous dissipation at the smallest scales of the cascade. In turbulent flows at sufficient Reynolds number intermittency of extreme dissipation events is accompanied by strong enstrophy events and both have a close relationship to the pressure Laplacian. The aim of the present investigation is to analyze the temporal dynamics of flow structures generating extreme dissipation events. Conditional ensemble averages and Lagrangian viewpoints shall complement this topological study. We present measurements of the full velocity gradient tensor and all elements of the dissipation rate based on dense fields of fluid particle trajectories in homogeneous turbulence at Re~270 and ~370 in a von Kármán flow between two counter-rotating propellers. Applying the Shake-The-Box (STB) particle tracking algorithm [1], we are able to instantaneously track up to ~100.000 particles in a measurement volume of 50 x 50 x 15 mm³. The mean inter-particle distance is lower than 7 Kolmogorov lengths. The data assimilation scheme FlowFit [2] with continuity and Navier-Stokes- constraints is used to interpolate the scattered velocity and acceleration data by continuous 3D B-Splines in a cubic grid, enabling to recover (locally) the smallest flow scales. We compute the energy dissipation rate directly by using local velocity gradient information gained by FlowFit at midpoints of particle tetrahedra in close proximity of a few Kolmogorov lengths and compare it to known inertial range approaches using two-point statistics.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142926/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:https://620.euromech.org/
Titel:Flow structure dynamics with extreme dissipation events in homogeneous turbulence – an experimental investigation using shake-the-box and flowfit
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schröder, AndreasAndreas.Schroeder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6971-9262NICHT SPEZIFIZIERT
Schanz, Danieldaniel.schanz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1400-4224NICHT SPEZIFIZIERT
Gesemann, Sebastiansebastian.gesemann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9740-5888NICHT SPEZIFIZIERT
Huhn, Florianflorian.huhn (at) gmx.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Paz, Daniel Garaboaangeldaniel.garaboa (at) usc.esNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buchwald, Tomtom.buchwald (at) b-tu.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bodenschatz, Eberhardeberhard.bodenschatz (at) ds.mpg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 Mai 2021
Erschienen in:Book of Abstracts
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seite 12
Name der Reihe:EUROMEC Colloquium 620 Online
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Three-dimensional Lagrangian Particle Tracking (LPT), Shake-The-Box (STB), Turbulence, dissipation
Veranstaltungstitel:Euromech 620 - Extreme dissipation and intermittency in turbulence
Veranstaltungsort:online
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:17 Mai 2021
Veranstaltungsende:19 Mai 2021
Veranstalter :European Mechanics Society
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Experimentelle Verfahren, GO
Hinterlegt von: Micknaus, Ilka
Hinterlegt am:16 Jul 2021 09:25
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:42

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